برای شروع فتوسنتز، گیاهان سیگنال های انتروگراد را به خود ارسال می کنند. سیگنال RNA پلیمراز نوع باکتریایی رمزگذاری شده با پلاستید (PEP) را فعال می کند تا ژن های فتوسنتز پلاستید را رونویسی کند. با این حال، هویت سیگنال قدامی هنوز باید درک شود. چالش اصلی تمایز تنظیم‌کننده‌ها از مجموعه‌ای از اجزای ضروری برای رونویسی پلاستید و سایر عملکردهای ضروری کلروپلاست، مانند فتوسنتز بوده است.
اکنون دانشمندان دانشگاه UC Riverside سیگنال‌های غیرشفاف قبلی را رمزگشایی کرده‌اند.
هسته صدها پروتئین حاوی بلوک های سازنده اندامک های کوچکتر را رمزگذاری می کند. چالش اصلی این بود که مشخص کنیم کدام یک سیگنال برای آنها هستند تا راه اندازی شوند فتوسنتز.
پیش از این، دانشمندان پروتئین های خاصی را در هسته های گیاهی شناسایی کرده بودند که با نور فعال می شوند و باعث فتوسنتز می شوند. در این مطالعه، دانشمندان چهار پروتئین را شناسایی کردند که بخشی از این واکنش هستند. این پروتئین‌ها سیگنالی ارسال می‌کنند که اندام‌های کوچک را به کلروپلاست تبدیل می‌کند که قندهای سوخت‌کننده رشد تولید می‌کنند.
پروفسور گیاه شناسی UCR منگ چن گفت: رسانای سمفونی پروتئین هایی در هسته هستند که گیرنده های نوری نامیده می شوند که به نور پاسخ می دهند. ما در این مقاله نشان دادیم که هر دو گیرنده نوری حساس به نور قرمز و آبی، سمفونی را آغاز می کنند. آنها ژن هایی را فعال می کنند که بلوک های ساختمانی فتوسنتز را رمزگذاری می کنند.
شرایط خاص، در این مورد، این است که هم نوازندگان محلی (هسته) و هم نوازندگان از راه دور، سمفونی را در دو «اتاق» مجزا در سلول اجرا می‌کنند. در نتیجه، هادی ها (گیرنده های نوری) که فقط در هسته وجود دارند، باید پیام هایی را به نوازندگانی که در دوردست قرار دارند، برسانند. چهار پروتئین اخیراً شناسایی شده از هسته تا کلروپلاست این مرحله نهایی را تنظیم می کنند.
چن گفت:, در حال حاضر، تحقیقات زیادی ارتباط از اندامکها به هسته را توصیف می‌کنند. اگر مشکلی در اندامکها وجود داشته باشد، سیگنال‌هایی را به "دفتر مرکزی" هسته ارسال می‌کنند. اطلاعات بسیار کمتری در مورد سیگنال های تنظیم کننده فعالیت ارسال شده از هسته به هسته وجود دارد اندامکها"
هسته ممکن است بیان ژن های میتوکندری و کلروپلاست را به طور مشابه کنترل کند. بنابراین، اصولی که ما از مسیر ارتباطی هسته به کلروپلاست می آموزیم ممکن است درک ما را از نحوه تنظیم هسته ژن های میتوکندری و اختلال عملکرد آنها در سرطان بیشتر کند.
اهمیت درک چگونگی کنترل فتوسنتز کاربردهایی فراتر از تحقیقات بیماری دارد. سکونت‌گاه‌های انسانی در سیاره‌ای دیگر احتمالاً به کشاورزی داخلی و ایجاد یک طرح سبک برای افزایش محصول در آن محیط نیاز دارد. حتی سریعتر، تغییر آب و هوا چالش هایی را برای تولیدکنندگان محصولات زراعی در این سیاره ایجاد می کند."
مرجع مجله:
- هوانگ، ی.، هان، اس.، یو، سی وای و همکاران. سیگنال دهی انتروگراد رونویسی پلاستید را از طریق فاکتورهای سیگما جدا از ژن های فتوسنتز هسته ای کنترل می کند. Nat Commun 13، 7440 (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-35080-0
